Photoanodes empilés transparents avec gestion efficace de la lumière pour des cellules photoélectrochimiques alimentées par l'énergie solaire

La génération d'hydrogène alimentée par l'énergie solaire est l'une des approches les plus prometteuses pour construire un système énergétique durable. Les photoanodes assistées par photovoltaïque peuvent aider à réduire le surpotentiel de la décomposition de l'eau dans les cellules photoélectrochimiques (PEC). Les photoanodes transparents peuvent améliorer l'efficacité de conversion de la lumière en absorbant des photons à haute énergie tout en transmettant des photons à énergie plus faible au photocathode pour la production d'hydrogène. Dans ce travail, des photoanodes transparentes ont été mises en œuvre en formant des jonctions métal-oxyde des hétérostructures NiO/TiO2 pour créer l'effet photovoltaïque. L'électrode photoélectrique transparente induite par photovoltaïque (PTPE) fournit la photovoltaique (0,7 V), qui réduit efficacement la tension de potentiel d'amorçage de -0,38 V par rapport à l'électrode réversible d'hydrogène (RHE), comparé à 0,17 V par rapport à RHE pour une photoanode TiO2 unique. La cellule PEC a un photocourant élevé de 1,68 mA à 1,23 V par rapport à la RHE. La durabilité chimique des oxydes métalliques maintient la stabilité de la PTPE pendant plus de 100 h dans un électrolyte alcalin de 0,1 M KOH. Les résultats de cette étude révèlent que la combinaison de plusieurs cellules PTPE pour créer une photoanode empilée améliore le photocourant à peu près en proportion du nombre de cellules PTPE. Ce schéma de conception pour optimiser l'efficacité de conversion de la lumière dans un système de photoanode PTPE est prometteur pour créer des systèmes robustes pour les producteurs d'énergie sur site.